北斗混合星座分层约束下的精密定轨方法

针对北斗导航卫星系统首创的GEO+IGSO+MEO混合星座设计,本文研究了根据不同星座,采取不同约束条件和数据处理策略的北斗卫星精密定轨方法,提出了一种针对北斗系统混合星座的分层约束精密定轨方案。该方案首先将北斗卫星分为非GEO(IGSO/MEO)和GEO两部分进行解算,利用GPS解算的公共参数对北斗IGSO/MEO精密定轨形成有效约束,然后固定GPS和北斗IGSO/MEO解算结果,最后单独对北斗GEO卫星进行强约束下的轨道解算。利用实测数据进行了精密定轨试验,试验结果表明:采用本文提出的方法,北斗GEO卫星和非GEO卫星三维重叠弧段轨道精度分别为0.688 m和0.042 m,比传统方法分别提高了54.2%和72.4%。另外,采用激光测距检核和测站坐标静态精密单点定位的方法对轨道精度进行了验证,激光检核精度提高了44.3%,测站坐标在水平和高程方向上精度分别平均提升了21.5%和20.7%。     

定位解算中的伪距的地球自转改正

地球同步卫星定位是利用三球交会原理精确解算用户位置参数的定位方式。定位的精度体现为解算结果的位置精度,它受到多方面因素的影响。定位解算所需的主要源是用户观测量（伪距）,因此伪距的精度直接影响了定位的精度。在观测到的伪距中包含了多项误差,而地球自转的影响是其中一项主要的误来源,必须加以修正。在实际的定位解算中,伪距的误差将会给定位结果带来相同量级的位置误差。本文详细讨论了地球同点卫星定位中的地球自转     

联合GNSS和SLR观测对地球自转参数的解算与分析

选取不同数量的IGS站,分别利用GPS和GPS+GLONASS观测数据计算ERP参数,并将结果和IGS公布值进行比较,分析测站数量增加和加入GLONASS观测数据对解算ERP参数的影响。此外,还利用GLONASS卫星的全部卫星激光测距(SLR)数据进行ERP参数解算,并将SLR结果和GNSS解算结果联合计算ERP,结果表明,联合SLR可改善GNSS数据解算ERP参数及高频ERP参数的系统性误差影响和稳定性。     

资源一号02C卫星全色相机在轨几何定标方法

为提高资源一号02C卫星全色影像几何精度,首先从其严格几何成像模型出发,对成像过程中的几何误差来源及其特性进行分析,在此基础上构建资源一号02C卫星全色相机的在轨几何定标模型;然后,将待定标参数分为内外定标参数,采用分步迭代策略进行解算;最后,基于本文的定标模型及解算方法,利用嵩山定标场提供的高精度参考数据对其进行了在轨几何定标实验。实验结果表明,本文的定标模型及解算方法合理有效,能显著提高资源一号02C卫星全色影像的无控定位精度和有控定位精度;同时,内定标精度优于0.3个像元。     

北斗系统差分码偏差解算中一种新的定权方法

差分码偏差(DCB)参数是影响用户定位、导航、授时和电离层求解的重要误差源之一。分析了北斗卫星导航系统不同轨道卫星高度角与不同频点信噪比(SNR)差值间的关系。实验分析表明:不同轨道卫星间信噪比差值具有较大差距,IGSO卫星信噪比差值(DSNR)较小且较为稳定,明显优于其他卫星;GEO卫星信噪比差值变化较小但绝对值较大;MEO卫星变化频繁且幅度较大。针对北斗系统具有多种轨道卫星的特点,结合卫地距与不同频点信噪比差值,提出了一种新的定权公式,并系统分析了不同定权方式下卫星DCB解算结果。实测数据分析表明:新的定权公式可以提高DCB解算精度,增强解算结果的稳定性。其中对于B1,B2和B1与B3差分码偏差,GEO卫星分别提高1%~15%和9%~16%;IGSO卫星提高4.5%~16%和8%~9%;MEO卫星提高20%~22%和27%~28%。     

GPS/GLONASS组合静态相位相对定位算法

论文介绍了GPS/GLONASS组合静态相位相对定位模型,将GLONASS双差观测方程的模糊度参数表示成参考卫星的单差模糊度和双差模糊度参数;用误差分析法证明了单差模糊度按实参数估计不影响基线解算精度,而GLONASS双差模糊度必须按整参数进行解算;用Helmert方差分量估计确定GPS和GLONASS观测值的合理权比。实际观测数据处理结果表明：GPS/GLONASS组合定位较单一系统解算的基线精度均有提高,尤其比GLONASS单系统的解算精度有显著提高,比GPS单系统的精度也有适当提高,其中单历元基线解算精度约提高了10%,当单一系统的可用卫星数少于4颗时,GPS/GLONASS组合定位更具有应用价值。     

IGSO姿态控制模式切换期间定轨策略研究

我国卫星导航系统IGSO卫星采用动态偏航与零偏航两种姿态控制模式,在太阳矢量与轨道面夹角较小时,采用零偏航。卫星姿态控制模式的切换造成了卫星所受光压力的变化。当处理包含动偏/零偏切换点的数据弧段时,由于卫星精密轨道确定策略及光压模型的不适应,无法用一组光压参数拟合两种状态,造成定轨精度下降。本文提出了利用分段线性模型描述太阳光压的定轨策略,可将定轨重叠弧段URE精度提高75%。解算的光压参数能够反映出两种状态的差异,是解决姿态转换期间轨道确定的有效方法。     

二次B样条修正VTEC多项式模型研究

基于多项式函数模型和B样条函数模型,利用二次B样条修正VTEC多项式模型,即将电离层延迟划分为概略初值和修正值两部分进行求解,采用L曲线法求解岭参数对二次B样条修正模型进行岭估计解算,与VTEC多项式模型解算结果进行比较分析,较好地解决了拟合曲面的光滑度和逼近精确度之间的矛盾,提高了电离层延迟解算的精度和可靠性。     

卫星激光测距资料的预处理

本文对卫星激光测距资料的预处理方法,包括观测资料的误差修正,残差的计算和平滑及标准点的生成等问题进行了详细的探讨,并给出了４圈卫星观测的部分解算结果。     

基于卫星参数约束条件的SPOT5影像纠正方法

讨论了SPOT5影像的成像模型和纠正方法,提出了成像模型和卫星参数约束条件联合解算的纠正方法,实现了某地区基于卫星参数约束条件的SPOT5影像的纠正。     

电离层延迟的区域CORS数据实时监测

针对区域电离层变化情况较为复杂,所确定的电离层模型系数难以反映其短时间内的变化情况问题,该文提出了利用旋转地图内插结合曲面拟合模型实现区域电离层实时监测方法。采用旋转地图内插IGS提供的电离层数据,能够有效补偿电离程度与太阳位置的强相关性,提高总电子含量内插精度;基于曲面拟合模型对区域电离层进行实时监测,实现了模型系数的实时更新。利用JSCORS网的双频观测数据,采用曲面拟合模型建立了实时的区域电离层监测模型,数据计算结果表明,其网内外精度分别优于0.81TECU和0.96TECU。     

新的区域电离层模型及单频长基线精度分析

电离层延迟是影响GPS精密定位的主要因素,对单频接收机的影响尤为明显。介绍了一种新的基于区域双频观测网构建电离层模型的方法,并选取德国境内平均基线超过300 km(最长基线为461 km)的一个长距离观测网连续10 d的数据对模型进行了检测分析。实验证明,基于该电离层模型,网内单频接收机用户可获得接近双频观测数据的解算精度,即使对于200 km的长距离基线,单频数据的基线解算结果都能够达到平面方向6 mm,高程方向2.5 cm。区域电离层延迟模型构造方法可被有效应用于GPS、GLONASS和GALILEO等各类卫星导航定位系统,满足事后、实时或准实时单频接收机精密数据处理的需要。     

利用数据同化技术实现区域电离层TEC重构

电离层参量的提取是开展电离层研究的基础,而数据同化技术则是获取电离层参量的一种重要手段。以NeQuick模型的输出作为背景场,Kalman滤波作为同化算法,利用数据同化技术实现区域电离层TEC重构,结果表明,数据同化方法重构的倾斜总电子含量（TEC）和垂直TEC与实测值较为一致。相比NeQuick模型及全球电离层地图（GIM）数据,数据同化方法重构得到的TEC的平均误差和标准差均有明显的降低,实测数据验证了数据同化技术在区域TEC重构中的精度和可靠性。     

不同Klobuchar模型参数的性能比较

对于GPS单频用户而言,电离层延迟是最重要的误差来源之一。GPS系统使用Klobuchar模型对电离层延迟进行改正,其改正数从370组常数中选取。目前全球分布的GPS测站可以获得高精度的全球电离层监测结果,GPS为什么不发播采用实测数据计算得到的Klobuchar模型参数呢？本文针对这一问题进行分析。首先对欧洲定轨中心CODE提供的全球电离层图GIM预报COPG电离层进行精度评估,然后根据COPG电离层进行Klobuchar模型参数拟合并利用IGS提供的事后高精度电离层图进行精度分析,最后将不同的电离层模型参数应用于单点定位以评估其对单频用户的影响。分析结果表明：受8参数的Klobuchar模型本身结构限制,采用全球实测数据计算的电离层模型参数与导航电文中发播的电离层模型精度相当,为55%左右。而仅采用地磁纬度45oS以北的数据拟合得到的模型参数,其电离层改正精度有明显提升,可达65%左右,但其对单频用户定位精度改善不明显。本文研究结果为我国全球电离层建模提供参考。     

GNSS空间环境学研究进展和展望

对流层和电离层是地球近地空间环境中两个重要的组成部分,是靠近地球表面且与人类生活联系最密切的大气圈层。全球导航卫星系统技术的快速发展,为GNSS空间环境学的研究提供了良好的契机。本文介绍了现有GNSS空间环境学中在对流层和电离层方面的研究现状和进展。在GNSS对流层研究方面,主要集中于GNSS对流层关键参数建模和水汽反演两部分;在GNSS电离层研究方面,主要包括GNSS二维/三维电离层建模和区域/全球电离层监测。     

不同长度基线的电离层处理策略

针对不同长度的基线,受双差之后电离层延迟影响不同,提出一种新的电离层处理策略。对短、中、长基线处理分别采用3种不同的数学模型:电离层固定模型,电离层加权模型,电离层浮点模型。通过3组不同长度基线实测数据处理表明,对应不同长度的基线,文中策略可以有效地提高模糊度固定率及定位精度。     

不同TEC分布模式对星载SAR立体定位精度的影响及校正

基于SAR成像模型和R-D定位模型,分析了电离层对星载SAR立体定位精度的影响,提出了相应的校正方法,并进行了仿真实验。实验表明对于特定波长的SAR信号,不同TEC分布模式组合对SAR立体像对定位精度的影响不同,校正效果也不同:当两幅影像对应的TEC分布均匀且大小相同时,电离层对SAR立体定位精度的影响小到可以忽略;当两幅影像由于拍摄季节不同导致TEC不同时,电离层影响很大,特别是距离向精度,其影响程度与两幅影像对应的TEC差值正相关,此时定向参数精化法校正效果很好;当电离层发生扰动时,电离层影响随着扰动程度的增大而增大,定向参数精化法有一定效果,但当电离层扰动很大时,校正效果明显减弱,还需要通过斜距直接校正法等其他方法予以校正。     

北斗不同电离层模型精度分析

目前北斗系统播发多种电离层模型参数，用户使用时容易产生以下问题：①同一历元不同卫星播发同一电离层模型，其值不完全相同；②北斗二号、北斗三号分别播发的Klobuchar电离层模型参数值存在差异；③对于能同时接收到3种电离层模型（BDS-2 Klobuchar、BDS-3 Klobuchar及北斗全球电离层延迟修正模型（BDGIM））的基本导航用户如何选取合适的电离层模型。针对以上问题，本文首先提出采用最大投票法策略，对同一历元相同电离层模型但值不同的参数进行合理合并，然后以IGS分析中心的电离层产品为基准，对以上3种北斗电离层模型进行了精度分析和对比，最后基于等效距离误差进行了验证分析。试验结果表明，BDS-2 Klobuchar、BDS-3 Klobuchar虽然模型值差异较大但模型精度十分接近，而BDGIM模型精度最高，相对于前两者在中低纬地区平均提升10%，在两极地区的提升更加明显，平均提升61%。     

太阳活动高峰年山东区域电离层时空变化研究

2012年为太阳活动高峰年份,为了研究太阳活动高年区域电离层的变化特征,该文选取了山东区域内的SDCORS站点,构建了山东区域垂直电子含量(VTEC)球谐格网模型,对该年山东区域电离层时空变化规律进行分析。实验研究表明,在空间变化上山东区域电离层表现出较强的纬度相关性,出现了明显的分层现象。同时给出了山东电离层在时间上呈现出的时段变化、日变化、月变化、季节变化,发现VTEC受太阳活动影响较大,除了存在明显的单峰和双峰结构外,该年还发生了半年度异常现象。     

一种基于三角分区的广域电离层改正新方法

根据中国地形分布难以建立格网模型的特点,为了解决我国区域电离层精确改正的问题,提出了广域电离层改正三角分区的方法。选择中国地震电离层监测实验网中纬度地区的5个监测站,建立覆盖我国中纬度整个网络服务区域的三角分区电离层模型,并利用8个基准站的数据对该方法的修正精度进行评估,结果表明,对于三角分区内部区域,该方法可以修正到90%左右;对于三角分区外部几百公里以内的区域该方法也能达到80%以上的修正精度,同时利用原始GNSS数据对美国、加拿大等4个IGS跟踪站进行补充实验也验证了该方法的可行性,在保证模型精度的同时较格网法更加简单、有效,对广域电离层延迟误差的修正具有重要的参考价值。